第 四 題

「Glycine（甘胺酸）」主要存在於 SDS-PAGE 的電泳緩衝液（Running buffer）中，作為提供電流與形成電壓梯度的「尾隨離子（Trailing ion）」，其核心功用與反應原理如下： (1) 於堆積膠（Stacking gel, pH 6.8）的濃縮效應：Glycine 處於接近其等電點（pI = 5.97）的環境，僅帶極少量負電，故其泳動速率最慢，落後於蛋白質與前導離子（Leading ion，即氯離子）。這種速率差異在 Glycine 與氯離子間形成局部高電壓梯度，將蛋白質夾擊並濃縮（堆積）成極窄的條帶，大幅提高後續分離的解析度。 (2) 於分離膠（Resolving gel, pH 8.8）的電壓解除：當進入分離膠時，環境 pH 值提高，Glycine 充分解離帶大量負電，其泳動速率大幅加快並超越蛋白質。此時高電壓梯度消失，蛋白質得以在均一的電場下，單純依據其分子量大小與膠體孔徑的篩阻效應進行分離。

「SDS（Sodium Dodecyl Sulfate，十二烷基硫酸鈉）」為一種強效的陰離子界面活性劑（anionic detergent），在 SDS-PAGE 實驗中具有兩大核心功用： (1) 蛋白質變性：能破壞蛋白質分子內的非共價鍵（如氫鍵與疏水性交互作用），使蛋白質失去原有的二、三、四級立體結構，展開並「變性」成為線性多肽鏈。 (2) 賦予均一負電荷：SDS 會以固定比例（約 1.4 克 SDS 結合 1 克蛋白質）包覆於線性蛋白質上，使其帶有大量且均一的負電荷。

「Ammonium persulfate」（過硫酸銨，簡稱 APS）在 SDS-PAGE 凝膠製備中扮演「聚合反應起始劑（Initiator）」的角色。其特徵與反應原理包含：(1) 產生自由基：APS 溶於水後會解離，產生具有高度活性的硫酸自由基（sulfate free radicals）。(2) 啟動聚合反應：在 TEMED 的催化輔助下，APS 產生的自由基會攻擊並活化丙烯醯胺（acrylamide）單體，進而啟動 acrylamide 與交聯劑 bis-acrylamide 之間的連鎖聚合反應，最終交聯形成供蛋白質電泳分離使用的網狀聚丙烯醯胺凝膠（polyacrylamide gel）。

「TEMED（N,N,N',N'-Tetramethylethylenediamine，四甲基乙二胺）」在 SDS-PAGE 膠體製備中主要扮演「催化劑（Catalyst）與加速劑」的角色。其功用與反應原理包含： (1) 催化產生自由基：TEMED 能催化過硫酸銨（Ammonium persulfate, APS）的裂解反應，促使其快速釋放出硫酸根自由基。 (2) 引發聚合反應：促使該自由基攻擊丙烯醯胺（Acrylamide）單體與交聯劑（Bis-acrylamide），引發自由基連鎖聚合反應，進而交聯形成聚丙烯醯胺凝膠（Polyacrylamide gel）的網狀基質。

「Bis-acrylamide（N,N'-亞甲基雙丙烯醯胺）」在 SDS-PAGE 膠體製備中擔任交聯劑（cross-linker）。其功用與特徵包含： (1) 形成網狀結構：在聚合反應中，藉由其分子兩端的雙鍵，將線性的丙烯醯胺（acrylamide）長鏈聚合物互相連結交聯，形成立體的三維網狀結構（3D network）。 (2) 決定孔隙大小：凝膠的孔隙大小取決於 acrylamide 與 bis-acrylamide 的總濃度及其相對比例，交聯度越高則孔隙越小。